水闸的运作原理(水闸闸门和启闭机)
水闸的运作原理
水芦哗镇闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成。闸室是水闸的主体,设有底板、闸门、启闭机、闸墩、胸墙芦明、工作桥、交通桥等。闸门用来挡水和控制过闸流量,闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥等。
水闸有哪些作用?
修建在河道和渠道上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物。
关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位,以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水罩友等需要;开启闸门,可以宣泄洪水、涝水、弃水或废水,也可对下游河道或渠道供水。在水利工程中,水闸作为挡水、泄水或取水的建筑物,应用广泛。
水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成(图2)。闸室是水闸的主体,设有底板物春槐、 闸门、 启闭机、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥等。闸门用来挡水和控制过闸流量,闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥等。
底板是闸室的基础,将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递,兼有防渗和防冲的作用。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。
上游连接段包括:在两岸设置的翼墙和护坡,在河床设置的防冲槽、护底及铺盖,用以引导水流平顺地进入闸室,保护两岸及河床免遭水流冲刷,并与闸室共同组成足够长度的渗径,确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。
下游连接段,由消力池森穗、护坦、 海漫、 防冲槽、两岸翼墙、护坡等组成,用以引导出闸水流向下游均匀扩散,减缓流速,消除过闸水流剩余动能,防止水流对河床及两岸的冲刷。
水利工程很重要,修建水利工程需要的启闭机的作用是什么?
闸门启闭机又称为:启闭机闸门,它是一种弯物大型水利机械产品。我们也可以称为水闸。开启和关闭闸门备慎所用的机械。也称闸门操作设备。闸门启闭机关系仿闹敬到水工建筑物的正常运行,除应满足一般起重机械的设计要求外,工作安全可靠和操作灵活方便具有特殊的意义。
水闸是怎么构成和分类?
水闸的构成及分类水闸在水利工程建筑中十分常见,当闸门关闭,可以拦洪、挡潮、蓄水抬高上游水位,以满足上游取水或通航的需要。开启闸门,可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水的需要调节流量。水闸多建于河道、渠系、水库、湖泊及滨海地区。本文对水闸的功用及组成做了详细的分析,为水利工作提供参考。水闸的作用水闸控制水位、调节流量的低水头水工建筑物,是农田水利中龙头工程,常与堤坝、船闸、鱼道、水站、抽水站等建筑物组成水利枢纽,以满足防洪、排洪、航运、灌溉以及发电水利工程的需要。水闸的分类按水闸所承担任务可分为节制闸进水闸冲沙闸分洪闸挡潮闸排水闸
节制闸:调节上游水位,控制下泄流量。枯水期借以抬高水位,以利取水和上游航运,洪水期用以控制流量。渠系建筑物中节制闸一般建于支渠分水口的下游,用以抬高水位,满足支渠引水需要。天然河道的节制闸称为拦河闸,渠道的节制闸利用闸门启闭,调节上游水位和下泄流量,以满足向下一级渠道分水或控制、截断水流的需要。节制闸常建在分水闸、泄水闸的稍下游,以利分水和泄水;或建在渡槽、倒虹吸管等的稍上游,以利控制输水流量和事故检修;并尽量与桥梁、跌水、陡坡等结合,以取得经济效益。渠系节制闸的过水宽度要与上、下游渠道宽度相适应,以利于连接。当采用轮灌时,节制闸上、下游渠道的设计流量相同,下游水位即为与设计流量相应的渠水位;当采用续灌时,节制闸上下游设计流量不同,水位需取相应流量的渠水位,但下游水位需计及下一级节制闸壅水的影响。渠道节制闸多用开敞式,闸槛高程宜与渠底相平,采用平底宽顶堰,闸下消能防冲工程都比较简单,始流状态可依靠护坦上置的消力墩扩散水流,撞击消能。上下游翼墙力求平顺,常采用扭曲面过渡,以减少水头损失。在平原圩区的河渠上,在短距离内设置两个节制闸,俗称套闸,分级挡水,可起简易船闸的作用,既可解决好内外的交通运输,又可起到防洪排涝和控制水位的作用。进水闸:建在河道、湖泊的岸边或渠道,用来引水灌溉、发电或其他用水需要。灌溉渠系中建于干渠以下渠道首的进水闸,作用上把上一级渠道的水分下一级渠道,分水闸、斗门、农门排水闸建在江河沿岸排水渠出口处,外河上涨时,关闸门防水洪水倒灌,避免洪灾。当外河水位退落时,开闸排水防止涝灾。具有双面挡水的作用。冲沙闸:利用河道或渠道水流冲排上游河段、渠系或上、下引航道内沉积的泥沙的水闸。 又称“冲刷闸”、“排沙闸”。利用河(渠)道水流冲排上游河段或渠系沉积的泥沙的水闸。又称排沙闸。建于多沙河流上的水利枢纽,为排除进水闸或节制闸前淤积的泥沙,常设冲沙闸,以利引水冲沙。冲沙闸一般布置于紧靠进水闸一侧的河道上,其轴线与进水闸的轴线成正交或斜交,斜夹角有时不大,与拦河闸(坝)并排横跨河道布置。在冲沙闸与节制闸(坝)接头处的上游设置导墙,导墙与冲沙闸上游一段河槽,形成沉沙槽。开启闸门,可将沉积在闸前的泥沙排至下游河道。洪水期,可利用冲沙闸兼泄部分洪水。也有将冲沙闸布置于进水闸的下方,用以正面冲沙。为减少泥沙进入引水渠,冲沙闸底槛高程要比进水闸底槛高程低一扒裂芦些。建于渠系上的冲沙闸,一般设于引水渠末端靠河侧,以便冲走引水渠中沉积的泥沙。对兼有泄洪任务的冲沙闸,一般采用开敞式。当闸上水位变幅较大,闸室较高时,为减少闸门高度,也可采用胸墙式。冲沙闸的运用,有连续冲沙和定期冲沙两种方式。当河道来水充足时,可同时开启进水闸和冲沙闸,将含沙量少的表层水引入渠道,含沙量多的底层水可经冲沙闸排至下游河道;当来水量不足时,可只开启进水闸引水,停止引水时再开冲沙闸排沙。为保证能冲走沉积的泥沙,过闸流速应大于泥沙的起动流速。挡潮闸:建于河口地段,涨潮时关闸,防止海水倒灌,退潮时开闸泄水,具有双向挡水的特点。位于防洪源山(挡潮)堤上的水闸,其重要性与防洪(挡潮)堤是一样的,有的防洪(挡潮)堤上的水闸即使规模不大,但一旦失事,其严重后果与防洪(挡潮)堤失事一样,且较难修复因此防洪春带(挡潮)堤上的水闸级别只能高于或至少等于防洪(挡潮)堤的级别,而绝不能低于防洪(挡潮)堤的级别。 闸室一般采用胸墙式。当兼有泄水和通航任务时,宜采用开敞式。由于潮汐影响,闸门上承受强烈的涌潮冲击力,故宜采用平面闸门。为尽量减少河道的进潮量和淤积量,挡潮闸宜建于海岸稳定的河口附近。因滨海一带地基多为粉、细沙或淤泥质粘性土,地基承载力小、压缩性大、抗冲能力低、抗滑性能差、遇到地震容易液化等,为保证闸室和闸基的稳定,防止地基产生较大沉陷或不均匀沉陷而影响闸室结构安全,挡潮闸一般采用轻型结构,并适当延长底板及铺盖的长度。对松软地基,需进行加固处理。由于挡潮闸的闸下水位受潮汐影响,闸的孔径需按过闸水流为非恒定流计算确定。大型挡潮闸的水力设计,应做水力模型试验验证。挡潮闸下游比较普遍存在淤积问题,由于沿海各地的潮汐类型及其挟沙能力,与河道的来水量及含沙量等各不相同,造成河口及海岸的淤积变化也不一样,情况较为复杂,应充分考虑采取妥善措施解决闸下淤积问题。例如可将挡潮闸建于紧靠海口处,或在水源比较充裕的地区,利用清水定期冲淤,以及必要时采用机械清淤等办法。排水闸:排水闸是用以排泄洪涝渍等多余水量的水闸。常建于排水渠末端的江河沿岸堤防上。当江河水位上涨时,关闭闸门,可防外水倒灌;退落时,打开闸门,排除内涝渍水。当洼地内农田有蓄水灌溉要求时,也可关门蓄水或从江河引水。排水闸具有双向挡水和双向过流的特点,且堤内外水位差和变幅都较大,故多采用涵洞式或胸墙式。为及时将渍水降至最低水位,充分发挥排水效益,排水闸宜设在地势低洼、排水通畅处。排水闸的工作闸门和消能防冲设施,一般布置在靠江河一侧。具有双向过流时,闸上下游均应考虑消能防冲。为使过闸水流通畅,减少出闸水流冲刷,闸上下游渠道应力求顺直,闸下排水渠道需有足够长度,使在排水期,江河水位很低或江河水位降落很快等闸下消能条件最坏的情况下,排水渠内仍有足够水深,以避免闸下严重冲刷。排水渠出口,应设在江河弯道的凹岸,以免出口发生淤积。排水渠轴线应向江河下游方向倾斜,并与江河深泓成锐角相交。交角一般不宜大于60°。排水渠出口处,需沿江河做好护岸和护底工程,以免出口水位跌落,形成冲刷。按闸室结构型式分开敞式水闸,胸墙式水闸,涵洞式水闸。水闸的组成一、上游连接段上游连接段由上游翼墙、护坡、护低和铺盖组成,将上游来水平顺地引进闸室,同时起防冲、防渗、挡土等作用。在两岸设置的(上游)翼墙和护坡,引导水流平顺地进入闸室。在河床设置的防冲槽、护底及铺盖,保护两岸及河床免遭水流冲刷,并与闸室共同组成足够长度的渗径,确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。
二、下游连接段下游连接段主要包括护坦(消力池)、海漫、下游防冲槽、下游翼墙和护坡等。用以引导出闸水流向下游均匀扩散,减缓流速,消除过闸水流剩余动能,防止水流对河床及两岸的冲刷。护坦(消力池)紧接闸室布置,负责承受上游水的怒气,具有形成水跃和保护水跃范围内河床允许受冲刷作用,是消能的主要措施。打铁还需自身硬,自己的重量、强度和抗冲耐磨能力要足够。海漫:布置在消力池后面,继续消除余能,调整流速分布,用块石砌成。防冲槽:海漫的末端防冲措施,防止海漫后河床冲刷向上游发展。浇灭上游水的余火,让它安安静静离开,也保护了下游河床。下游翼墙:水流均匀扩散,并保护两岸免受冲刷。护坡:布海漫和防冲槽范围内,一般用块石。欢送客人,戒骄戒躁,有始有终,保证自己安全。三、闸室闸室是水闸的主体,包括水闸工作的各个主要部分、底板、 闸门、 启闭机、闸墩、胸墙、岸墙、工作桥、交通桥等。闸门用来挡水和控制过闸流量闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥等。底板是闸室的基础,承受闸室全部荷载,较均匀地将荷载传给地基并利用底板与地基图摩擦来维持闸室稳定,兼有防渗和防冲的作用。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。工作桥:供安装启闭机和工作人员操作机器之用。岸墙:闸室与河岸的连接结构,主要以挡土,并且有侧向防渗作用。闸址选择节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直、河势相对稳定的河段,经技术经济比较后可以选择在弯曲河段裁弯取直的新开河道上。进水闸、分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处,但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护的重要城镇下游堤段。排水闸或泄洪闸闸址宜选择在地势低洼、出水畅通处,排水闸闸址宜选择在靠近重要涝区和容泄区的老堤堤线上。挡潮闸闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近,且闸址泓滩中淤变化较小、上游河道有足够的蓄水容积地点。水闸消能防冲过闸水流特点出闸流速较大,紊动强烈。上游水位差较小。岀流形式随闸门开启程序变化。水闸的冲刷波状水跃的产生:淹没水跃没有发生或水跃淹没过大。岀流扩散下均匀,产生折冲水流。上下游水位差较小,形成波状水跃,消能效率低。基本消能方式:底流消能为主,有消力池,海漫,防冲槽等部分组成。其形式可根据水流情况,地形条件,施工能力消能效果等选用。波状水跃的防止措施:总体布置时,尽量使用上游渠道有一段较的顺直段,确保来水顺均匀;控制下游翼墙的扩散角,扩散角宜7~12,使水流均匀扩散;制定合理的闸的开启程序,注意均匀起步,间隙对称开启原则,力避开启,关闭时大起大落和多孔闸部分闸孔泄流的运用方式。常用防渗及排水设施水平防渗设备:齿墙,板墙和防渗墙等排水体与反滤层,主要目的是为改善排水为了继续降压,并将渗流安全的导向下游。板桩的作用:铺盖前端或室底板上游端时,降低压力,设在闸室底板下游侧的矩板主要为减小出口处的渗压力。闸室结构布置:包括底板,闸墩,胸墙,闸门,工作桥和交通桥等部分。闸墩作用:分隔闸孔,支承闸及上部结构胸墙作用,减少闸的高度,减轻立门重和降低对启闭机重量的要求工作桥的作用:设置启闭机和管理人员操作启闭之用水闸和河岸或堤,坝等连接时,必须设置连接建筑,包括:上,下游翼墙和便墩,有时还有防渗刺墙,其作用:(1)挡住两侧填土,维持土坝及两岸的稳定。(2)当水闸泄水或引水时,上游冀墙用于引导水流平顺进闸,下游冀墙使出闸水流均匀扩散,减少冲刷。(3)保持两岸或土坝边坡不受过闸水流的冲刷。(4)控制通过闸身两侧的渗流,防止与其相连的岸坡或土坝产生渗透变形。(5)在软弱地基上设有独立岸墙时,可以减少地基沉降对闸身应力的影响。
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水闸运行维护技术?
水闸运行维护技术是非常重要的,每个细节的处理都关系到使用效果,后期的维护是非常关键的,尤其是技术更是关键。中达咨询就水闸运行维护技术和打击介绍一下。
一、水闸的运行现状及维护意义
水闸是应用于低水头的水工建筑,在挡水以及过水的过程中都发挥着重要的作用,是目前水利工程中常见的一种水利设施,在当地的农业建设以及经济发展中发挥着重要的作用。由于我国大部分水闸的修建是在上世纪的六七十年代,受当时的设计水平以及施工技术的局限,现阶段已近进入了水闸的问题集中出现期,水闸的损坏较为普遍,情况较为严重。水闸的修建难度较大,所需资金较多,在原基础上重建的可能性较小,因此旅运,研究水闸的维护措施,提高水闸的运行安全,降低水闸出现问题的概率就显得尤为重要。
二、水闸运行中的常见问题及故障分析
(一)主体结构破坏
由于水闸大部分建在土基之上,不可避免地存在以下问题:(1)因土基抗冲能力较弱,容易引起水闸下游受到冲刷而损坏。水闸泄流时,由于各个通道的闸门开度存在差异,下游水流的横向分布不会完全一致,从而产生回流区域及折冲水流、立轴漩涡等,对下游护底产生严重冲刷。同时,水闸下游变幅较大,可能形成临界水跃,对下游河床冲刷影响较大。(2)土基压缩性较大,承载能力低,并且由于分布不均匀,地基可能产生沉降差,引起闸室倾斜和止水破坏,甚至底板断裂。这是由于地基在水闸蓄水后,土体基本呈饱和状态,抗剪能力较差,土粒之间受到外力作用很容易发生迁移滑动而引起结构变形。(3)土基在渗透水流作用下,产生渗透变形,土基颗粒受到冲刷会形成漏水通道,导致闸基和两岸被蚀孔,引起水闸沉降、倾斜、断裂甚至倒塌。
(二)机电设备故障
水闸大多采用卷扬式启闭机,经过长期运行容易出现以下故障:(1)齿轮磨损、崩齿。主要原因是制造精度差、安装误差、维护不到位。(2)钢丝绳锈蚀、断丝、轧伤。这是由于长期处于阴暗潮湿环境下,加上使用、维护不周到,如钢丝绳排列紊乱、滑轮组故障未及时处理等。(3)制动器多采用电磁式的,常见故障有制动轮裂纹、砂眼、摆动值超出允许值、闸瓦退程间隙超标及制动弹簧失却培卜弹性、变形、断裂等。(4)传动轴损伤、变形超出运行范围等。(5)轴承故障,如轴承间隙过大、滚动轴承保持架损坏等。避雷装置故障,如连接不好、断口等,在雷雨季节容易导致水闸、电气设备受到雷击而损坏,影响水闸正常运行。
(三)运行维护问题
水闸需要承担分洪泄水和挡水功能。拦河蓄水时,水闸上下游之间存在水头差,容易引起闸基与两岸的渗透变形乃至渗透破坏。在分洪泄水时,由于水流速度大,造成水闸下游受到冲刷破坏。而且泄水时多孔闸门启闭不同步、流量分布不均匀,导致单孔流量过大或者偏流现象而引起闸门损坏。日常维护工作不到位,设备处于不正常状态,在进行上述操作时极易发生事故。
三、水闸的日常维护措施
(一)水工建筑物维护
(1)土工建筑物的养护修理
堤(坝)出现雨淋沟、浪窝、岸及翼墙后填土区发生下陷时,随时修补;堤(坝)发生管涌、渗漏、滑坡迹象时,应按照“上截、下排”的方法及时处理。
(2)石工建筑物维修养护
砌石护坡、护底如发现隆起、塌陷、错动等情况,应重新翻砌整修。灰浆勾缝脱落或开裂,应冲洗干净后重新勾缝;对防冲槽经常进行探摸,发现蛰陷、走失情况,及时填补、修整;工程本身的排水孔、排水管及其周围的排水系统要保持畅通,如有堵塞或破坏,及时修复或补设。
(3)混凝土建筑物养护
消力池、门槽范围内的杂物应定期清除;钢筋混配镇穗凝土结构脱壳、保护层受到侵蚀损坏、发生机械损坏等情况,采用砂浆抹补、涂料封闭喷混凝土等措施进行修补,并应严格掌握修补质量;混凝土建筑物出现裂缝后,应在裂缝基本稳定后修补,不稳定裂缝应采用柔性材料修补;伸缩缝填料流失及止水设施损坏应及时填补。
(二)闸门的日常维护
对闸门进行合理的日常维护,对保证闸门安全、稳定运行,延长闸门的使用寿命有着十分重要的意义。总结起来闸门的日常维护措施主要有以下几个方面:
(1)日常的清理与检查
在闸门运行过程中,要始终使其保持清洁完好,启、闭运行灵活正常。但是现实的情况是在闸门运行时,难以避免的会有水中的漂浮物、推移质等随着水流向闸门挡水侧集中,并帖附在门体一侧或轨道内,造成闸门卡阻而产生振动或撑坏止水而造成漏水。为了避免附着物对闸门造成影响,闸门运行管理人员应对其开展定期的检查与清理。
(2)观测与调整
在闸门启、闭操作时,辅助观测者要观察闸门有无倾斜、跑偏卡阻或不平衡等现象,如发生以上现象而不及时采取措施就有可能会造成撕裂止水橡皮或造成闸门扭曲变形等问题,影响闸门的正常运行。因此,观察者如果发现有以上影响闸门运行的问题,应采取各种不同的止水形式对闸门状况进行调整。
(3)清淤
闸门在挡水、拦洪过程中,必然会在其上游一侧淤积一定的泥沙,当泥沙淤积过多时,会增大闸门负重,导致其运行困难;再者淤泥由于较沉而必然会向闸门底部堆积而导致闸门难以落到位,造成孔口漏水。针对以上问题,应采取常规的清沙措拖外,还应该采用定期输水排沙或用高压水枪在闸室范围内进行局部清淤的方式加以解决。
(三)启闭机的日常维护
水闸启闭机的维护要坚持“安全第一、预防为主”的原则,并且持续强化“养重于修,修重于抢”的维护意识。
(1)检查
闸门启闭机的检查主要有一般性检查、定期检查和特别检查等三种,检查时要充分调动检查者的眼、耳及触觉,用看、听、摸的形式对各设备部位进行检查和巡视,一般性检查周期为每月一次;定期检查一般安排在每年汛期到来前和度汛之后进行;而特别检查时针对发生重大自然灾害时对容易发生问题和潜藏隐患的部位进行的检查。检查内容主要包括启闭机运转是否灵活、制动是否有效;润滑油油量和油质是否符合要求,有无漏油现象;零部件有无磨损、裂痕;电气线路有无磨损,接头是否牢靠,安全保护装置是否动作准确可靠,指标仪表是否指示正确;检测接地是否可靠,绝缘电阻是否合符规定,防雷设施是否安全可靠等。
(2)紧固
闸门启闭机在运转过程中,由于受力和振动等原因,其中的紧固件和连接件容易发生松动,因此要对各螺栓等紧固件进行定期的紧固,防止其松动而造成安全事故;另外对启闭机的基础、法兰等处的螺栓、高强螺栓等要定期进行检查并紧固,因为这些螺栓一旦松动会改变被联接零部件的受力和运动情况,一旦脱落或断裂会造成严重的安全事故。
(3)调整
需要进行调整的部位主要有:定期调整轴瓦和轴颈、滚动轴承的配合间隙,齿轮啮合的顶、侧间隙,安全限位开关的限位行程和闸门启闭位置指示行程;定期调整转动皮带,定期调整电流、电压、启闭机的速度等。
结语
水闸是重要的水利工程设施,然而其结构特点决定了它运行使用中的一些特殊要求。只有明晰水闸运行中面临的各种风险,掌握好运行维护技术,严格按照规程操作,才能减少故障,避免事故发生,确保水闸安全运行。
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